一种检测汞离子的水溶性糖类荧光化学传感器、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于分析化学领域，涉及一种检测汞离子的水溶性糖类荧光化学传感器、 制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 剧毒重金属汞被广泛用于工业生产流程中，它们大都最终转化成为阳离子而被排 放到自然界。汞离子可以通过食物链在生物组织里富积起来，从而对人和自然界造成巨大 的危害。因此，如何有效地检测汞离子对于生物化学、环境科学以及医学等都有着重大的意 义。迄今对于汞离子的检测人们已经发展出多种方法，如原子吸收光谱、原子发射谱等。然 而这些方法有着很多缺点，如样品需要预处理、检测不够快速、检测价格昂贵等。因此，在很 多重要的应用场合，人们迫切需要快速、准确、低成本并能选择性地分析检测这些重金属的 方法。化学传感器能够较好地满足以上几个要求。近几年来，设计和使用化学传感器来检 测铅汞离子逐渐成为一个新兴的研宄热点。
[0003] 7-二乙胺基香豆素（7-diethylamino coumarin)、冠谜、喹啉类衍生物被广泛用来 构建化学传感器，用于汞离子的快速定性检测，但目前这类传感器的水溶性很不好，必须要 在有机溶剂中进行测定，而且有些需要借助于荧光分光光度计，因此大大限制了这些传感 器的使用，特别是现场实时检测。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有问题，提出一种快速定性汞离子的化学传感器、制备方 法及其应用，通过该化学传感器可以选择性地检测出样品中的汞离子。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现
[0006] 1.本发明提供一种检测汞离子的水溶性糖类荧光化学传感器，该化学传感器化学 式如下I式所示：
[0007]
[0008] 其中，Rl为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。
[0009] 2.上述1提供的水溶性糖类荧光化学传感器，其中，所述糖配体为氨基葡萄糖。
[0010] 3.本发明还提供上述1提供的水溶性糖类荧光荧光化学传感器的制备方法，该方 法包括如下步骤：
[0011] (1)将1.0 mmol的糖类化合物1溶解在CH2ClA，氮气保护下，(TC下加入0.1 mmol 的TMSOTf，反应1小时，反应进程用薄层色谱监测，反应完后，加入CH2Cl2稀释，然后用饱 和的NaHCO3水溶液中和，收集有机相，干燥，浓缩，柱色谱分离得到0. 9mmol的质量分数为 90%的化合物3 ;其中，化合物1如式1所示，化合物2如式2所示，化合物3如式3所示， 反应过程如下所述：
[0012]
[0013] (2)将1.0 mmol糖类化合物3溶解在MeOH中，然后向反应液中加入0.3mmol的 NaOMe，室温下反应2小时，反应进程用薄层色谱监测，反应完后，加入酸性树脂中和，过滤， 浓缩，柱色谱分离得到0. 95mmol的质量分数为95%化合物4,化合物4如式4所示；反应过 程如下所示：
[0014]
[0015] (3)将1.0 mmol的糖类化合物3溶解在MeOH中，然后向反应液中加入0. 3_〇1的 Pd/C，室温下反应通入氢气，反应2小时；反应进程用薄层色谱监测；反应完后，过滤，浓缩， 柱色谱分离得到0. 95mmol的质量分数为95%的化合物5,化合物5如式5所示，反应过程 如下所示：
[0016]
[0017] (4)将1.0 mmol的糖类化合物5和2. Ommol的化合物6溶解在水中，60°C下反应3 小时左右；反应进程用薄层色谱监测；反应完后，真空浓缩，反相柱色谱分离得到0. SOmmol 的质量分数为80 %的化合物7,化合物6如式6所示，化合物7如式7所示，反应过程如下 所示：
[0018]
[0019] 4.本发明还提供上述1或2所述的荧光化学传感器在汞离子检测中应用，检测中 保证纯水中汞离子的下限浓度为KT6M,即该荧光化学传感器的灵敏度为10Λ
[0020] 6.上述5提供的应用，其中，将汞离子浓度分别配置成10_6Μ，10_ 5Μ，10_4Μ，10_3Μ， ιο_2μ，分别加入等摩尔数的糖类荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，当溶液颜色由桔黄色 变为红色，说明溶液中含有汞离子，同时，测定荧光强度与汞离子浓度之间的关系，建立汞 离子浓度与颜色变化的标准曲线。
[0021] 7.上述6提供的应用，其中，将待检测物溶解于纯水中，保证其中的汞离子溶解于 水中形成样品水溶液，加入荧光化学传感器，以肉眼观察颜色变化，当溶液颜色由桔黄色变 为红色说明待检测物中含有汞离子；对照汞离子浓度标准曲线，确定样品水溶液中汞离子 的浓度，从而定量检测待检测物中汞的浓度。
[0022] 8.本发明还提供包括1或2所述的水溶性糖类荧光化学传感器的检测试纸、检测 试剂盒或者便携式固体荧光分子探针的试剂。
[0023] 有益效果：
[0024] 1.糖类化合物（如氨基糖）在自然界中大量存在。由于含有多个羟基，因此这些 化合物在水中的溶解度很大，而且糖类化合物绝对无毒无害，不会对环境造成二次污染。
[0025] 2.合成的水溶性糖类荧光化学传感器具有高选择性，高灵敏度，在纯水中的检测 限为1〇_6。当待检测样品中含有汞离子，传感器中的荧光配体与汞离子结合后会使溶液的 颜色由橘黄色变为红色，以用肉眼观察到很明显的颜色变化，不需要借助于仪器设备，具有 高选择性，高灵敏度性，特别适用于现场实时检测。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实施例中未注明具体条件的实验方 法，通常按照本领域的公知手段。
[0027] 旋光度在25°C时用Perkin-Elmer 241 MC自动旋光仪测得。IH NMR由fcuker ARX 400在⑶C13中测得，以四甲基硅为内标。质谱采用VG PLATFORM质谱仪，用ESI技术 进样。薄层色谱（TLC)由HF254硅胶板上用30% (v/v)的硫酸甲醇溶液或紫外（UV)检测 器检测。柱色谱采用100-200目的硅胶，用乙酸乙酯-石油醚（60-90°C )作为淋洗液，溶液 在小于60°C时减压蒸馏，以下未特别说明的化合物都是可商购或可参照文献制备的物质。 [0028] 实施例1
[0029] 水溶性糖类荧光化学传感器的制备
[0030] (1)将糖类化合物1(1. Ommol)溶解在CH2C12中，氮气保护下，0°C下加入 TMSOTf (0.1 mmol)，反应1小时左右。反应进程用薄层色谱监测。反应完后，加入CH2C12 稀释，然后用饱和的NaHC03水溶液中和，收集有机相，干燥，浓缩，柱色谱分离得到化合物 3(0.9臟〇1，90%)451